RU2764773C2 - Method for producing argon and nitrogen - Google Patents

Method for producing argon and nitrogen Download PDF

Info

Publication number
RU2764773C2
RU2764773C2 RU2020102142A RU2020102142A RU2764773C2 RU 2764773 C2 RU2764773 C2 RU 2764773C2 RU 2020102142 A RU2020102142 A RU 2020102142A RU 2020102142 A RU2020102142 A RU 2020102142A RU 2764773 C2 RU2764773 C2 RU 2764773C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tail gas
argon
nitrogen
nox
gas
Prior art date
Application number
RU2020102142A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020102142A3 (en
RU2020102142A (en
Inventor
Джакомо КОЛЬМЕНЬЯ
Original Assignee
Касале Са
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Касале Са filed Critical Касале Са
Publication of RU2020102142A3 publication Critical patent/RU2020102142A3/ru
Publication of RU2020102142A publication Critical patent/RU2020102142A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2764773C2 publication Critical patent/RU2764773C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B23/00Noble gases; Compounds thereof
    • C01B23/001Purification or separation processes of noble gases
    • C01B23/0094Combined chemical and physical processing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/04Purification or separation of nitrogen
    • C01B21/0405Purification or separation processes
    • C01B21/0411Chemical processing only
    • C01B21/0422Chemical processing only by reduction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/04Purification or separation of nitrogen
    • C01B21/0405Purification or separation processes
    • C01B21/0433Physical processing only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/04Purification or separation of nitrogen
    • C01B21/0405Purification or separation processes
    • C01B21/0494Combined chemical and physical processing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/20Nitrogen oxides; Oxyacids of nitrogen; Salts thereof
    • C01B21/24Nitric oxide (NO)
    • C01B21/26Preparation by catalytic or non-catalytic oxidation of ammonia
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/20Nitrogen oxides; Oxyacids of nitrogen; Salts thereof
    • C01B21/38Nitric acid
    • C01B21/40Preparation by absorption of oxides of nitrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B23/00Noble gases; Compounds thereof
    • C01B23/001Purification or separation processes of noble gases
    • C01B23/0015Chemical processing only
    • C01B23/0026Chemical processing only by reduction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B23/00Noble gases; Compounds thereof
    • C01B23/001Purification or separation processes of noble gases
    • C01B23/0036Physical processing only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B23/00Noble gases; Compounds thereof
    • C01B23/001Purification or separation processes of noble gases
    • C01B23/0036Physical processing only
    • C01B23/0089Physical processing only by absorption in liquids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0219Refinery gas, cracking gas, coke oven gas, gaseous mixtures containing aliphatic unsaturated CnHm or gaseous mixtures of undefined nature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0257Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of nitrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/028Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of noble gases
    • F25J3/0285Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of noble gases of argon
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/06Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10Inorganic adsorbents
    • B01D2253/116Molecular sieves other than zeolites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2256/00Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/10Nitrogen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2256/00Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/18Noble gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/40Nitrogen compounds
    • B01D2257/404Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/50Carbon oxides
    • B01D2257/504Carbon dioxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0001Separation or purification processing
    • C01B2210/0003Chemical processing
    • C01B2210/0006Chemical processing by reduction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0001Separation or purification processing
    • C01B2210/0009Physical processing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0029Obtaining noble gases
    • C01B2210/0034Argon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0043Impurity removed
    • C01B2210/0046Nitrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0043Impurity removed
    • C01B2210/0051Carbon dioxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0043Impurity removed
    • C01B2210/0075Nitrogen oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80Compositional purity
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

FIELD: chemical processes.
SUBSTANCE: invention can be used in the chemical industry. In order to produce argon and nitrogen, process gas 22 containing NOx is subjected to the NOx absorption stage in the absorption tool 23, producing nitric acid 24 and tail gas 25 containing nitrogen, argon, and residual NOx. The tail gas 25 is then subjected to processing including at least one stage of removal of NOx, producing purified tail gas 26. At least part 26b of the purified tail gas is then subjected to the process of separation, producing a first stream 40 of a product containing argon and a second stream 37 of a product containing nitrogen. Proposed is a unit for producing argon and nitrogen.
EFFECT: group of inventions provides a possibility of reducing the material and energy costs and facilitating production of high-purity argon and nitrogen.
16 cl, 2 dwg, 1 ex

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области производства аргона и азота. The invention relates to the production of argon and nitrogen.

Уровень техникиState of the art

Аргон (Ar) представляет собой благородный газ и, соответственно, химически неактивен. Благодаря такому свойству, этот газ широко используется в промышленности, например, для создания инертной атмосферы.Argon (Ar) is a noble gas and is therefore chemically inactive. Due to this property, this gas is widely used in industry, for example, to create an inert atmosphere.

Молекулярный азот (N2), благодаря своей низкой реакционной способности, также хорошо подходит для создания инертной атмосферы в различных промышленных и технологических процессах. Большие количества азота также используются в криогенной технике, но его главным применением остается синтез аммиака, из которого получают удобрения, полимеры, взрывчатые вещества и красители.Molecular nitrogen (N 2 ), due to its low reactivity, is also well suited for creating an inert atmosphere in various industrial and technological processes. Large quantities of nitrogen are also used in cryogenic engineering, but its main use remains the synthesis of ammonia, from which fertilizers, polymers, explosives and dyes are obtained.

Аргон и азот обычно получают процессом разделения воздуха, вместе с кислородом.Argon and nitrogen are usually produced by an air separation process, along with oxygen.

Большая часть установок фракционирования воздуха используют процесс фракционной перегонки жидкого воздуха. Этот процесс является криогенным процессом, в котором разделение аргона, азота и кислорода по существу производится с использованием их разных температур кипения, составляющих, соответственно, -186°С, -196°С и -183°С. Известными способами сжижения воздуха являются, например, цикл Линде и цикл Клода. Фракционную перегонку обычно осуществляют в системах, имеющих несколько ректификационных колонн, обычно три таких колонны.Most air fractionation plants use a process of fractional distillation of liquid air. This process is a cryogenic process in which the separation of argon, nitrogen and oxygen is essentially carried out using their different boiling points of -186°C, -196°C and -183°C, respectively. Known methods for liquefying air are, for example, the Linde cycle and the Claude cycle. Fractional distillation is usually carried out in systems having several distillation columns, usually three such columns.

Одна сложность этой технологии состоит в том, что температуры кипения аргона и кислорода очень близки, что затрудняет получение аргона высокой чистоты при отделении его от кислорода. Получаемый таким способом азот также обычно содержит аргон и кислород на уровне миллионных долей, что также нежелательно.One difficulty with this technology is that the boiling points of argon and oxygen are very close, making it difficult to obtain high purity argon by separating it from oxygen. The nitrogen produced in this way also usually contains argon and oxygen at the ppm level, which is also undesirable.

Для максимального повышения степень отделения аргона и азота, могут быть использованы ректификационные колонны большого размера с большим числом тарелок, может быть увеличено количество колонн, либо на выходе колонн могут быть установлены абсорбирующие слои, выполняющие дальнейшую очистку потоков аргона и азота, полученных после перегонки. Все эти решения, однако, требуют больших затрат с учетом конструкции установки и энергопотребления процесса.To maximize the degree of separation of argon and nitrogen, large distillation columns with a large number of trays can be used, the number of columns can be increased, or absorbent beds can be installed at the outlet of the columns, performing further purification of the argon and nitrogen streams obtained after distillation. All of these solutions, however, are costly in terms of plant design and process energy consumption.

В других установках получения аргона и азота используют селективную адсорбцию на мембранах. Однако и эти установки не получили широкого распространения и имеют высокую стоимость.In other plants for the production of argon and nitrogen, selective adsorption on membranes is used. However, these installations are not widely used and are expensive.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей настоящего изобретения является создание способа, позволяющего получить по существу чистый аргон и азот, и отличающегося простотой и низкими затратами.It is an object of the present invention to provide a process which makes it possible to obtain substantially pure argon and nitrogen, and which is simple and low cost.

Заявитель обнаружил, что хвостовой газ процесса синтеза азотной кислоты, благодаря его составу, является подходящим источником для получения аргона и азота.The applicant has found that the tail gas of the nitric acid synthesis process, due to its composition, is a suitable source for the production of argon and nitrogen.

Известно, что синтез азотной кислоты согласно процессу Оствальда включает стадию абсорбции оксидов азота (NOx) в воде, в результате чего образуется поток азотной кислоты и хвостовой газ, содержащий азот, аргон, остаточные NOx и, опционально, также N2O. В существующих технологиях, этот хвостовой газ обычно подвергают обработке для удаления NOx и, возможно, N2O, в соответствии с установленными ограничениями на выбросы в атмосферу, после чего удаляется. В изобретении предлагается обрабатывать по меньшей мере часть этого хвостового газа для отделения содержащихся в нем аргона и азота с получением продукта, обладающего высокой промышленной ценностью.It is known that the synthesis of nitric acid according to the Ostwald process includes the step of absorbing nitrogen oxides (NOx) in water, resulting in a stream of nitric acid and a tail gas containing nitrogen, argon, residual NOx and, optionally, also N 2 O. In existing technologies , this tail gas is usually treated to remove NOx and possibly N 2 O, in accordance with established air emission limits, and then removed. The invention proposes to treat at least a portion of this tail gas to separate the argon and nitrogen contained therein to obtain a product of high industrial value.

Вышеупомянутые задачи решаются способом в соответствии с п. 1 формулы, включающим следующие шаги:The above tasks are solved by the method in accordance with paragraph 1 of the formula, including the following steps:

подвергают технологический газ, содержащий NOx, стадии абсорбции NOx, в подходящих средствах абсорбции, с получением азотной кислоты и хвостового газа, содержащего азот, аргон и остаточный NOx;subjecting the process gas containing NOx to NOx absorption steps in suitable absorption means to produce nitric acid and a tail gas containing nitrogen, argon and residual NOx;

подвергают хвостовой газ обработке, включающей по меньшей мере одну стадию удаления NOx, с получением очищенного хвостового газа;subjecting the tail gas to a treatment including at least one NOx removal step to obtain a purified tail gas;

подвергают по меньшей мере часть очищенного хвостового газа процессу разделения, с получением первого потока продукта, содержащего аргон, и второго потока продукта, содержащего азот.subjecting at least a portion of the purified tail gas to a separation process to obtain a first product stream containing argon and a second product stream containing nitrogen.

Средством абсорбции, используемым в стадии абсорбции NOx, предпочтительно, является вода.The absorption medium used in the NOx absorption step is preferably water.

Предпочтительно, очищенный хвостовой газ разделяется на по меньшей мере две части, причем первая часть подвергается вышеупомянутому процессу разделения, а вторая часть, предпочтительно, подвергается обработке в подходящем расширительном устройстве (называемом далее «детандер»).Preferably, the cleaned tail gas is separated into at least two parts, the first part being subjected to the aforementioned separation process and the second part preferably being processed in a suitable expansion device (hereinafter referred to as "expander").

Концентрация аргона в первом потоке продукта, в результате процесса разделения, больше концентрации аргона в очищенном хвостовом газе. Аналогично, второй поток продукта имеет концентрацию азота больше, чем в очищенном хвостовом газе.The argon concentration in the first product stream, as a result of the separation process, is greater than the argon concentration in the cleaned tail gas. Likewise, the second product stream has a nitrogen concentration greater than that of the scrubbed tail gas.

Предпочтительно, первый поток продукта содержит по меньшей мере 99,5 об.% аргона, более предпочтительно, по меньшей мере 99,95 об.%, и еще более предпочтительно, по меньшей мере 99,995 об.%.Preferably, the first product stream contains at least 99.5 vol% argon, more preferably at least 99.95 vol%, and even more preferably at least 99.995 vol%.

Предпочтительно, второй поток продукта содержит по меньшей мере 99,5 об.% азота, более предпочтительно, по меньшей мере 99,95 об.%, и еще более предпочтительно, по меньшей мере 99,995 об.%.Preferably, the second product stream contains at least 99.5 vol% nitrogen, more preferably at least 99.95 vol%, and even more preferably at least 99.995 vol%.

Процесс разделения подходит для селективного отделения по меньшей мере аргона от азота. Предпочтительно, процессом разделения является криогенная обработка при температуре не выше 133 К (-140°С).The separation process is suitable for selectively separating at least argon from nitrogen. Preferably, the separation process is cryogenic treatment at a temperature not exceeding 133 K (-140°C).

В предпочтительном варианте выполнения, технологический газ получают окислением потока аммиака в присутствии воздуха или обогащенного воздуха. В результате, источником азота и аргона, содержащихся в хвостовом газе, является преимущественно воздух или обогащенный воздух, введенный на стадии окисления.In a preferred embodiment, the process gas is obtained by oxidizing an ammonia stream in the presence of air or enriched air. As a result, the source of nitrogen and argon contained in the tail gas is predominantly air or enriched air introduced in the oxidation stage.

Шаг окисления включает, в основном, первую стадию каталитического окисления аммиака с получением моноксида азота NO и, в меньшем количестве, закиси азота N2O, и вторую стадию окисления NO с получением диоксида азота NO2 или четырехокиси азота N2O4.The oxidation step generally comprises a first catalytic ammonia oxidation step to produce nitrogen monoxide NO and, to a lesser extent, nitrous oxide N 2 O, and a second NO oxidation step to produce nitrogen dioxide NO 2 or nitrogen tetroxide N 2 O 4 .

Согласно распространенной в отрасли практике, соединения NO, NO2 и N2O4 обозначаются общей формулой NOx.According to common practice in the industry, the compounds NO, NO 2 and N 2 O 4 are denoted by the general formula NOx.

Стадия абсорбции технологического газа, предпочтительно, осуществляется в абсорбционной колонне, где NOx, содержащийся в технологическом газе, по меньшей мере частично поглощается в упомянутых средствах абсорбции, предпочтительно воде, с получением азотной кислоты и упомянутого выше хвостового газа.The process gas absorption step is preferably carried out in an absorption column where the NOx contained in the process gas is at least partially absorbed in said absorption means, preferably water, to produce nitric acid and the aforementioned tail gas.

Опционально, перед стадией абсорбции, технологический газ может быть подвергнут удалению N2O (т.н. «вторичное удаление N2O»). В некоторых вариантах выполнения, N2O удаляется из хвостового газа (т.н. «третичное удаление»); в некоторых вариантах выполнения предусмотрено вторичное удаление и последующее третичное удаление.Optionally, prior to the absorption step, the process gas may be subjected to N 2 O removal (so-called "secondary N 2 O removal"). In some embodiments, N 2 O is removed from the tail gas (so-called "tertiary removal"); in some embodiments, secondary removal and subsequent tertiary removal are provided.

Очищенный хвостовой газ, главным образом, содержит азот. Предпочтительно, этот газ содержит азот в количестве, равном или более 80 об.%, предпочтительно, более 90 об.%, и еще более предпочтительно, от 95 до 98 об.%.The cleaned tail gas mainly contains nitrogen. Preferably, this gas contains nitrogen in an amount equal to or greater than 80% by volume, preferably greater than 90% by volume, and even more preferably from 95 to 98% by volume.

Очищенный хвостовой газ также содержит существенное количество аргона, обычно по меньшей мере 0,9 об.%, предпочтительно, по меньшей мере 1,0 об.%, и еще более предпочтительно, по меньшей мере 1,1 об.%.The cleaned tail gas also contains a significant amount of argon, typically at least 0.9 vol.%, preferably at least 1.0 vol.%, and even more preferably at least 1.1 vol.%.

Этот очищенный хвостовой газ также может содержать небольшие количества воды, в количестве, предпочтительно, не более 0,5 об.%, более предпочтительно, от 0,2 до 0,3 об.%.This purified tail gas may also contain small amounts of water, preferably not more than 0.5% by volume, more preferably from 0.2 to 0.3% by volume.

Этот очищенный хвостовой газ, предпочтительно, содержит пренебрежимо малые количества NOx и N2O.This purified tail gas preferably contains negligible amounts of NOx and N 2 O.

Предпочтительно, очищенный хвостовой газ содержит NOx в количестве не более 200 ppm, более предпочтительно, не более 30 ppm, еще более предпочтительно, не более 5 ppm.Preferably, the cleaned tail gas contains NOx in an amount of no more than 200 ppm, more preferably no more than 30 ppm, even more preferably no more than 5 ppm.

Предпочтительно, очищенный хвостовой газ содержит N2O в количестве не более 1000 ppm, предпочтительно, не более 100 ppm, более предпочтительно, не более 30 ppm, и еще более предпочтительно, не более 10 ppm.Preferably, the cleaned tail gas contains N2O in an amount of no more than 1000 ppm, preferably no more than 100 ppm, more preferably no more than 30 ppm, and even more preferably no more than 10 ppm.

Учитывая свойство NOx и N2O замерзать во время процесса разделения, присутствие NOx и N2O в количествах, превышающих указанные выше, приведет к возникновению ряда технологических проблем в работе соответствующей установки и проблем с безопасностью при остановке оборудования, из-за высвобождения в атмосферу накопившихся объемов NOx и N2O.Considering the property of NOx and N 2 O to freeze during the separation process, the presence of NOx and N 2 O in quantities exceeding the above will lead to a number of technological problems in the operation of the corresponding plant and safety problems during equipment shutdown, due to release to the atmosphere accumulated volumes of NOx and N 2 O.

В некоторых вариантах выполнения, очищенный хвостовой газ содержит некоторое количество кислорода, предпочтительно, не более 5 об.%, более предпочтительно, от 2 до 3 об.%.In some embodiments, the cleaned tail gas contains some oxygen, preferably no more than 5% by volume, more preferably 2 to 3% by volume.

Обработка хвостового газа, предпочтительно, включает стадию DeNOx посредством каталитического восстановления NOx, более предпочтительно, селективного каталитического восстановления (СКВ) в присутствии восстанавливающего агента, предпочтительно, аммиака.The tail gas treatment preferably includes a DeNOx step via NOx catalytic reduction, more preferably selective catalytic reduction (SCR) in the presence of a reducing agent, preferably ammonia.

В других вариантах выполнения изобретения, обработка хвостового газа включает стадию DeNOx неселективного каталитического восстановления (НСКВ). В этом случае, очищенный хвостовой газ, в основном, свободен от кислорода и может содержать следы углеводородов или водорода, СО, CO2 и аммиака.In other embodiments, the tail gas treatment includes a non-selective catalytic reduction (NSCR) DeNOx step. In this case, the cleaned tail gas is essentially free of oxygen and may contain traces of hydrocarbons or hydrogen, CO, CO 2 and ammonia.

Предпочтительно, очищенный хвостовой газ находится под давлением более 4 бар, предпочтительно, от 4 до 15 бар. Это давление соответствует предпочтительному давлению для обработки хвостового газа.Preferably, the cleaned tail gas is at a pressure of more than 4 bar, preferably between 4 and 15 bar. This pressure corresponds to the preferred pressure for tail gas treatment.

Очищенный хвостовой газ содержит очень небольшое количество диоксида углерода или не содержит его вовсе. Например, очищенный хвостовой газ содержит не более 800 ppm CO2, предпочтительно, не более 700 ppm, и более предпочтительно, не более 600 ppm. Обозначение ppm показывает количество частей на миллион по объему.The cleaned tail gas contains very little or no carbon dioxide. For example, the cleaned tail gas contains no more than 800 ppm CO 2 , preferably no more than 700 ppm, and more preferably no more than 600 ppm. The designation ppm indicates the number of parts per million by volume.

Указанный процесс разделения, предпочтительно, содержит фракционную перегонку с использованием разных температур кипения, составляющих -186°С для аргона, -196°С для азота и -183°С для кислорода (при стандартных температуре 288,15К и давлении 101,325 кПа - нормальные условия).Said separation process preferably comprises fractional distillation using different boiling points of -186°C for argon, -196°C for nitrogen and -183°C for oxygen (at standard temperature 288.15 K and pressure 101.325 kPa - normal conditions ).

Предпочтительно, процесс разделения включает: охлаждение очищенного хвостового газа с его последующим расширением, достижением частичного сжижения и фракционной перегонки сжиженной части. Поэтому этот процесс, предпочтительно включает фракционную перегонку по меньшей мере аргона или азота или кислорода при соответствующей температуре кипения.Preferably, the separation process includes: cooling the purified tail gas, followed by expansion, achieving partial liquefaction and fractional distillation of the liquefied portion. Therefore, this process preferably includes fractional distillation of at least argon or nitrogen or oxygen at an appropriate boiling point.

Процесс может содержать шаг удаления CO2 перед криогенной обработкой с тем, чтобы избежать замерзания и накопления CO2 в криогенном блоке.The process may include a step of removing CO 2 before cryogenic treatment in order to avoid freezing and accumulation of CO 2 in the cryogenic block.

Удаление CO2, предпочтительно, включает пропускание газа через молекулярное сито.The removal of CO 2 preferably includes passing the gas through a molecular sieve.

Другой особенностью изобретения является способ получения потока, содержащего аргон, и потока, содержащего азот, посредством процесса разделения очищенного хвостового газа установки синтеза азотной кислоты, причем этот очищенный хвостовой газ получают с использованием следующих шагов:Another feature of the invention is a process for producing an argon-containing stream and a nitrogen-containing stream through a process for separating a purified tail gas from a nitric acid synthesis plant, wherein the purified tail gas is obtained using the following steps:

подвергают технологический газ, содержащий NOx, стадии поглощения NOx в подходящих средствах абсорбции, с получением азотной кислоты и хвостового газа, содержащего азот, аргон и остаточный NOx;subjecting the process gas containing NOx to NOx absorption steps in suitable absorption means to produce nitric acid and a tail gas containing nitrogen, argon and residual NOx;

подвергают хвостовой газ обработке, включающей по меньшей мере одну стадию удаления NOx, с получением очищенного хвостового газа.subjecting the tail gas to a treatment including at least one NOx removal step to obtain a purified tail gas.

Другая особенность изобретения относится к установке получения аргона и азота, в соответствии с формулой изобретения.Another feature of the invention relates to an argon and nitrogen production plant according to the claims.

Очищенный хвостовой газ имеет более высокое содержание аргона и значительно меньшее содержание кислорода по сравнению с воздухом. По этой причине, получение аргона из такого очищенного хвостового газа значительно проще и более выгодно, чем выделение из воздуха. В частности, меньшее содержание кислорода (или отсутствие кислорода в случае использования неселективного каталитического восстановления НСКВ) способствует получению продуктового потока, содержащего аргон, поскольку кислород, благодаря близко расположенной температуре кипения, является наиболее сложным компонентом для его отделения от аргона.The cleaned tail gas has a higher argon content and a significantly lower oxygen content compared to air. For this reason, obtaining argon from such a purified tail gas is much easier and more profitable than isolating it from air. In particular, a lower oxygen content (or no oxygen in the case of NSCR non-selective catalytic reduction) helps to obtain an argon-containing product stream, since oxygen, due to its close boiling point, is the most difficult component to separate from argon.

Другим преимуществом использования хвостового газа является малое содержание загрязнителей (в частности NOx и N2O), что позволяет получить потоки аргона и азота высокой чистоты и обеспечивает правильное функционирование установки, устранение необходимости решения проблем, связанных с N2O и токсическими газами, например NOx.Another advantage of using tail gas is the low content of pollutants (in particular NOx and N 2 O), which allows to obtain streams of argon and nitrogen of high purity and ensures the correct functioning of the plant, eliminating the need to deal with problems associated with N 2 O and toxic gases, such as NOx .

Другим преимуществом является то, что очищенный хвостовой газ находится под высоким давлением (обычно, более 4 бар, например 4-15 бар), что обеспечивает частичное ожижение газа его расширением. При этом больше не требуется использовать специальный компрессор для этого хвостового газа, что является преимуществом с экономической точки зрения по сравнению с обычной установкой разделения воздуха, поскольку компрессор является наиболее дорогим ее компонентом.Another advantage is that the cleaned tail gas is under high pressure (typically more than 4 bar, eg 4-15 bar), which allows the gas to be partially liquefied by its expansion. This no longer requires a dedicated compressor for this tail gas, which is an economic advantage over a conventional air separation plant, since the compressor is the most expensive component.

Учитывая отсутствие компрессора благодаря тому, что хвостовой газ находится под давлением, и более простое устройство ректификационных колонн благодаря сниженному содержанию кислорода в хвостовом газе, капитальные затраты на установку фракционирования в соответствии с изобретением существенно ниже, чем для обычной установки разделения воздуха. Следствием этого будут конкурентные цены производства аргона и азота.Given the absence of a compressor due to the fact that the tail gas is under pressure, and the simpler arrangement of distillation columns due to the reduced oxygen content in the tail gas, the capital cost of a fractionation plant in accordance with the invention is significantly lower than for a conventional air separation plant. This will result in competitive prices for the production of argon and nitrogen.

Это также подтверждается тем, что для установки получения азотной кислоты необходимо приобретать на рынке электроэнергию для компенсации потерь выделяющейся мощности вследствие того, что хвостовой газ не полностью расширяется в детандере, но подвергается разделению на фракции.This is also confirmed by the fact that for the nitric acid plant it is necessary to purchase electricity from the market to compensate for the loss of released power due to the fact that the tail gas is not fully expanded in the expander, but is subjected to fractionation.

По этим причинам, очищенный хвостовой газ является особенно подходящим источником для получения аргона и азота.For these reasons, purified tail gas is a particularly suitable source for the production of argon and nitrogen.

Более того, в изобретении повышается ценность выделяемого установкой хвостового газа, благодаря получению азотной кислоты, из-за того, что в существующих технологиях этот газ просто выбрасывался в атмосферу. Таким образом, изобретение создает важный источник дохода для установок синтеза азотной кислоты. Поэтому, одной особенностью настоящего изобретения является совместное производство азотной кислоты, аргона и азота. Полученный таким образом азот может быть, например, продан на рынке или использован для повышения производительности в возможной комбинации установки производства аммиака и установки производства азотной кислоты.Moreover, the invention increases the value of the tail gas emitted by the plant due to the production of nitric acid, due to the fact that in existing technologies this gas was simply released into the atmosphere. The invention thus creates an important source of income for nitric acid synthesis plants. Therefore, one feature of the present invention is the co-production of nitric acid, argon and nitrogen. The nitrogen thus obtained can, for example, be sold on the market or used to increase productivity in a possible combination of an ammonia plant and a nitric acid plant.

Другим преимуществом изобретения является экономия природных ресурсов и энергии в сравнении с существующими технологиями производства аргона и азота, в которых используется необработанное сырье (т.е. дистилляция или селективная адсорбция), и которые требуют значительных затрат энергии.Another advantage of the invention is the saving of natural resources and energy compared to existing technologies for the production of argon and nitrogen, which use raw materials (ie distillation or selective adsorption), and which require significant energy costs.

Изобретение особенно привлекательно в случае, когда локальная потребность в аргоне и азоте (где имеется установка синтеза азотной кислоты) не сбалансирована с составом воздуха.The invention is particularly attractive when the local need for argon and nitrogen (where there is a plant for the synthesis of nitric acid) is not balanced with the composition of the air.

Преимущества изобретения будут более очевидны при рассмотрении приведенного далее подробного описания, относящегося к предпочтительным вариантам выполнения изобретения.The advantages of the invention will become more apparent upon consideration of the following detailed description relating to the preferred embodiments of the invention.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:Below the invention is discussed in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:

на фиг. 1 представлена упрощенная блок-схема установки в соответствии с изобретением;in fig. 1 is a simplified block diagram of an installation according to the invention;

на фиг. 2 представлена блок-схема установки для совместного производства азотной кислоты, аргона и азота в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения.in fig. 2 is a block diagram of a plant for the co-production of nitric acid, argon and nitrogen in accordance with a preferred embodiment of the invention.

Подробное описание осуществления изобретенияDetailed description of the invention

Установка, представленная на фиг. 1, включает, в основном, абсорбционную колонну 4, блок 6 очистки хвостового газа, выходящего из этой колонны, детандер (расширительное устройство) 7 и секцию 2 для разделения потоков аргона и потока азота.The installation shown in Fig. 1 mainly includes an absorption column 4, a unit 6 for cleaning the tail gas leaving this column, an expander (expansion device) 7 and a section 2 for separating argon streams and a nitrogen stream.

Работа этой установки происходит следующим образом.This setup works as follows.

В абсорбционную колонну 4 подаются технологический газ 22, содержащий NOx и, в меньшем количестве, N2O, и поток воды 23. Внутри колонны 4 NOx частично поглощается в воде с образованием потока 24, содержащего азотную кислоту, и хвостового газа 25, содержащего, главным образом, азот и небольшие количества кислорода, аргона, воды, N2O и остаточные количества NOx.Process gas 22 containing NOx and, to a lesser extent, N 2 O, and a water stream 23 are fed into the absorption column 4. Inside the column 4, NOx is partially absorbed in water to form a stream 24 containing nitric acid and a tail gas 25 containing, mainly nitrogen and small amounts of oxygen, argon, water, N 2 O and residual amounts of NOx.

Хвостовой газ 25 направляется в блок 6 очистки, где NOx и, опционально, также N2O, по меньшей мере частично удаляются с образованием очищенного хвостового газа 26. Газ 26, выходящий из блока 6 очистки, предпочтительно, находится под давлением от 4 до 15 бар.The tail gas 25 is sent to a purification unit 6 where NOx and optionally also N 2 O are at least partially removed to form a purified tail gas 26. The gas 26 exiting the purification unit 6 is preferably at a pressure of 4 to 15 bar.

Этот очищенный газ 26, предпочтительно, разделяют на две части: первую часть 26а расширяют в детандере 7 и выпускают атмосферу потоком 27, а вторую часть 26b подают в секцию 2 и подвергают процессу разделения, с получением потока 40, содержащего аргон, и потока 37, содержащего азот.This purified gas 26 is preferably divided into two parts: the first part 26a is expanded in the expander 7 and the atmosphere is vented with stream 27, and the second part 26b is fed into section 2 and subjected to a separation process, obtaining stream 40 containing argon and stream 37, containing nitrogen.

На фиг. 2 установка, представленная на фиг. 1, показана более подробно. Она включает, в частности, секцию 1 для синтеза азотной кислоты и секцию 2 для вырабатывания аргона и азота.In FIG. 2, the plant shown in FIG. 1 is shown in more detail. It includes, in particular, section 1 for the synthesis of nitric acid and section 2 for the production of argon and nitrogen.

Секция 1 включает, в основном, реактор 3 для каталитического окисления аммиака, абсорбционную колонну 4, теплообменник 5, блок 6 для удаления NOx и, опционально, удаления N2O, и детандер 7. В частности, в случае высокопроизводительных установок, секция 1 также содержит компрессор между реактором 3 и абсорбционной колонной 4.Section 1 mainly includes a reactor 3 for the catalytic oxidation of ammonia, an absorption column 4, a heat exchanger 5, a block 6 for removing NOx and, optionally, removing N 2 O, and an expander 7. In particular, in the case of high-performance plants, section 1 also contains a compressor between the reactor 3 and the absorption column 4.

Работа секции 1 происходит следующим образом.Section 1 works as follows.

Поток аммиака 20 и воздушный поток 21 подаются в реактор 3. Внутри реактора 3 аммиак подвергается каталитическому окислению с образованием моноксида азота NO и, в меньшем количестве, закиси азота N2O, причем, по меньшей мере часть NO далее окисляют с получением диоксида азота NO2 или четырехокиси азота N2O4 с образованием газового потока 22.Ammonia stream 20 and air stream 21 are fed into reactor 3. Within reactor 3, ammonia is catalytically oxidized to form nitrogen monoxide NO and, to a lesser extent, nitrous oxide N 2 O, wherein at least a portion of the NO is further oxidized to form nitrogen dioxide NO 2 or nitrogen tetroxide N 2 O 4 to form gas stream 22.

Этот газовый поток 22 и поток воды 23 вводятся в абсорбционную колонну 4, где NOx по меньшей мере частично поглощается для получения азотной кислоты 24.This gas stream 22 and water stream 23 are introduced into an absorption column 4 where NOx is at least partially absorbed to produce nitric acid 24.

В абсорбционной колонне 4 также образуется хвостовой газ 25 в качестве головного продукта, в основном, содержащий азот и, в меньшем количестве, кислород, воду, аргон N2O и остаточный NOx.The absorption column 4 also produces a tail gas 25 as an overhead product, mainly containing nitrogen and, to a lesser extent, oxygen, water, argon N 2 O and residual NOx.

Хвостовой газ 25 предварительно нагревается в теплообменнике 5 и затем подается в блок 6. В соответствие с показанным на фиг. 2 примером, блок 6 содержит DeNOx секцию, внутри которой NOx по меньшей мере частично удаляется посредством селективного каталитического восстановления (СКВ).The tail gas 25 is preheated in the heat exchanger 5 and then fed to the block 6. As shown in FIG. 2 example, block 6 contains a DeNOx section within which NOx is at least partially removed by selective catalytic reduction (SCR).

Блок 6 работает при давлении от 4 до 15 бар и обеспечивает получение газа 26, содержащего, в основном, азот, 2-3% кислорода, 0,2-0,35% воды, NOx <30 ppm и N2OOO ppmBlock 6 operates at a pressure of 4 to 15 bar and provides gas 26 containing mainly nitrogen, 2-3% oxygen, 0.2-0.35% water, NOx <30 ppm and N 2 OOO ppm

Этот газ 26 разделяется на две части: первая часть 26а расширяется в детандере 7, а вторая часть 26Ь выводится из секции 1 для синтеза азотной кислоты и подается в секцию 2 для получения аргона и азота.This gas 26 is separated into two parts: the first part 26a is expanded in the expander 7, and the second part 26b is removed from section 1 for the synthesis of nitric acid and fed into section 2 for the production of argon and nitrogen.

В детандере 7 вырабатывается по меньшей мере часть мощности, необходимой для компрессоров (не показаны) секции 1 азотной кислоты. Расширенный газ 27 выводится в атмосферу.The expander 7 generates at least a portion of the power required for the compressors (not shown) of the nitric acid section 1. The expanded gas 27 is vented to the atmosphere.

Секция 2 для получения аргона и азота в основном содержит теплообменник 8, детандер 9, сепаратор 10 и дистилляционное устройство 11.Section 2 for producing argon and nitrogen mainly contains a heat exchanger 8, an expander 9, a separator 10 and a distillation device 11.

Согласно примеру на фиг. 2, это устройство 11 включает: первую ректификационную колонну 12, работающую при давлении примерно 4-5 бар, вторую ректификационную колонну 13, работающую при атмосферном давлении и третью ректификационную колонну 14, отделяющую аргон.According to the example in FIG. 2, this device 11 includes: a first distillation column 12 operating at a pressure of about 4-5 bar, a second distillation column 13 operating at atmospheric pressure and a third distillation column 14 separating argon.

Секция 2 работает следующим образом.Section 2 works as follows.

Часть 26b газа, выходящая из секции 1, смешивается с рециркулирующим потоком 32 и подается в теплообменник 8, где она охлаждается, отдавая тепло в поток 31, выходящий из сепаратора 10, с получением охлажденного газа 28.Part 26b of the gas exiting section 1 is mixed with recycle stream 32 and fed to heat exchanger 8 where it is cooled, giving off heat to stream 31 exiting separator 10, to produce cooled gas 28.

Охлажденный газ 28 затем направляется в детандер 9, где он частично сжижается. Детандер 9 представляет собой вентиль или турбину, в зависимости от варианта выполнения.The cooled gas 28 is then sent to expander 9 where it is partially liquefied. The expander 9 is a valve or a turbine, depending on the embodiment.

Частично сжиженный газ 29 подается в сепаратор 10. В сепараторе 10 жидкая фаза 30 отделяется от газовой фазы 31. Жидкая фаза 30 направляется в дистилляционное устройство 11, в то время как газовая фаза 31 направляется в теплообменник 8 для охлаждения поступающего газа 26b, после чего возвращается в замкнутый цикл в виде потока 32.The partially liquefied gas 29 is fed into a separator 10. In the separator 10, the liquid phase 30 is separated from the gas phase 31. The liquid phase 30 is sent to the distillation device 11, while the gas phase 31 is sent to the heat exchanger 8 to cool the incoming gas 26b, after which it is returned into a closed loop in the form of a stream 32.

Более подробно, жидкая фаза 30 поступает в первую колонну 12, в которой отделенный газообразный азот выходит сверху, а жидкая фракция 34, содержащая азот, кислород и аргон, выходит снизу.In more detail, the liquid phase 30 enters the first column 12 in which the separated nitrogen gas exits at the top and the liquid fraction 34 containing nitrogen, oxygen and argon exits at the bottom.

Жидкая фракция 34 направляется во вторую колонну 13, а азот 33 попадает в конденсатор 15, где он конденсируется, обмениваясь теплом с хвостовой фракцией 35 колонны 13.Liquid fraction 34 is sent to the second column 13, and nitrogen 33 enters the condenser 15, where it condenses, exchanging heat with the tail fraction 35 of column 13.

В соответствии с примером, представленным на фиг. 1, поток конденсированного азота 36, выходящего из конденсатора 15, разделяется на две части: первая часть 36а направляется во вторую колонну 13, а вторая часть 36b направляется в первую колонну 12 в качестве обратного потока.According to the example shown in FIG. 1, the condensed nitrogen stream 36 leaving the condenser 15 is divided into two parts: the first part 36a is sent to the second column 13, and the second part 36b is sent to the first column 12 as a return flow.

Во второй колонне 13 происходит разделение азота 37 и кислорода 38.In the second column 13, nitrogen 37 and oxygen 38 are separated.

Фракция 39, содержащая аргон и кислород, собирается в промежуточной точке второй колонны 13 и направляется в третью колонну 14, в которой отделяется практически чистый аргон 40 и кислород 41.Fraction 39, containing argon and oxygen, is collected at an intermediate point of the second column 13 and sent to the third column 14, in which practically pure argon 40 and oxygen 41 are separated.

ПримерExample

В установке, вырабатывающей 500 мт/д (метрических тонн в день) азотной кислоты, получают технологический газ, содержащий 5-6% NOx на входе абсорбционной колонны. Хвостовой газ на выходе этой колонны содержит примерно 300-500 ppm NOx, а на выходе секции очистки (секции каталитического восстановления - СКВ) этого газа содержится примерно 0-22 ppm. Подвергая этой обработке в сепарационной секции, получают примерно 77000 кг/ч азота и примерно 1300 кг/ч аргона.A plant producing 500 mt/d (metric tons per day) of nitric acid produces a process gas containing 5-6% NOx at the inlet of the absorption column. The tail gas at the outlet of this column contains approximately 300-500 ppm NOx, and at the outlet of the purification section (section of catalytic reduction - SCR) of this gas contains approximately 0-22 ppm. Subjecting to this treatment in the separating section, about 77,000 kg/h of nitrogen and about 1300 kg/h of argon are obtained.

Claims (25)

1. Способ получения аргона и азота, в котором1. A method for producing argon and nitrogen, in which подвергают технологический газ (22), содержащий NOx, стадии абсорбции NOx в средстве (23) абсорбции, получая азотную кислоту (24) и хвостовой газ (25), содержащий азот, аргон и остаточный NOx;subjecting the process gas (22) containing NOx to an NOx absorption step in the absorption means (23) to produce nitric acid (24) and a tail gas (25) containing nitrogen, argon and residual NOx; подвергают хвостовой газ (25) обработке, включающей по меньшей мере одну стадию удаления NOx, получая очищенный хвостовой газ (26);subjecting the tail gas (25) to a treatment including at least one NOx removal step to obtain a purified tail gas (26); подвергают по меньшей мере часть (26b) очищенного хвостового газа процессу разделения, получая первый поток (40) продукта, содержащий аргон, и второй поток (37) продукта, содержащий азот.subjecting at least a portion (26b) of the purified tail gas to a separation process to obtain a first product stream (40) containing argon and a second product stream (37) containing nitrogen. 2. Способ по п. 1, в котором содержание аргона в первом потоке (40) продукта составляет по меньшей мере 99,5 об.%, более предпочтительно, по меньшей мере 99,95 об.%, и еще более предпочтительно, по меньшей мере 99,995 об.%.2. Process according to claim 1, wherein the argon content of the first product stream (40) is at least 99.5 vol%, more preferably at least 99.95 vol%, and even more preferably at least least 99.995 vol.%. 3. Способ по п. 1 или 2, в котором содержание азота во втором потоке (37) продукта составляет по меньшей мере 99,5 об.%, более предпочтительно, по меньшей мере 99,95 об.%, и еще более предпочтительно, по меньшей мере 99,995 об.%.3. Process according to claim 1 or 2, wherein the nitrogen content of the second product stream (37) is at least 99.5% by volume, more preferably at least 99.95% by volume, and even more preferably at least 99.995 vol.%. 4. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором содержание аргона в очищенном хвостовом газе (26) составляет по меньшей мере 0,9 об.%, предпочтительно, по меньшей мере 1,0 об.%, еще более предпочтительно, по меньшей мере 1,1 об.%.4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the argon content in the purified tail gas (26) is at least 0.9 vol.%, preferably at least 1.0 vol.%, even more preferably at least 1.1 vol.%. 5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором содержание NOx в очищенном хвостовом газе (26) не превышает 200 ppm, предпочтительно, не превышает 30 ppm, более предпочтительно, не превышает 5 ppm.5. The method according to any of the preceding claims, wherein the NOx content of the purified tail gas (26) does not exceed 200 ppm, preferably does not exceed 30 ppm, more preferably does not exceed 5 ppm. 6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором содержание N2O в очищенном хвостовом газе (26) не превышает 1000 ppm, предпочтительно, не превышает 100 ppm, более предпочтительно, не превышает 30 ppm, еще более предпочтительно, не превышает 10 ppm.6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the N 2 O content in the purified tail gas (26) does not exceed 1000 ppm, preferably does not exceed 100 ppm, more preferably does not exceed 30 ppm, even more preferably does not exceed 10 ppm . 7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором содержание кислорода в очищенном хвостовом газе (26), предпочтительно, не превышает 5 об.%, более предпочтительно, составляет от 2 до 3 об.%.7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the oxygen content of the purified tail gas (26) preferably does not exceed 5 vol%, more preferably 2 to 3 vol%. 8. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором давление очищенного хвостового газа (26) составляет более 4 бар, предпочтительно, от 4 до 15 бар.8. Process according to any one of the preceding claims, wherein the pressure of the purified tail gas (26) is greater than 4 bar, preferably between 4 and 15 bar. 9. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором технологический газ (22), содержащий NOx, получают окислением потока аммиака (20) в присутствии воздуха или обогащенного воздуха (21).9. Process according to any one of the preceding claims, wherein the process gas (22) containing NOx is obtained by oxidizing an ammonia stream (20) in the presence of air or enriched air (21). 10. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором очищенный хвостовой газ содержит не более 800 ppm СО2.10. A process according to any one of the preceding claims, wherein the purified tail gas contains not more than 800 ppm CO 2 . 11. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором процессом разделения является криогенная обработка.11. The method according to any one of the preceding claims, wherein the separation process is cryogenic treatment. 12. Способ по п. 11, в котором в процессе разделения охлаждают очищенный хвостовой газ (26) с его последующим расширением, осуществляют частичное сжижение и подвергают сжиженную часть (30) фракционной перегонке.12. The method according to claim 11, in which, during separation, the purified tail gas (26) is cooled with its subsequent expansion, partial liquefaction is carried out and the liquefied part (30) is subjected to fractional distillation. 13. Способ по п. 11 или 12, включающий шаг удаления СО2 перед криогенной обработкой, предпочтительно посредством молекулярного сита.13. The method according to claim 11 or 12, including the step of removing CO 2 before cryogenic treatment, preferably by means of a molecular sieve. 14. Установка для получения аргона и азота, включающая 14. Installation for the production of argon and nitrogen, including абсорбционную колонну (4), выполненную с возможностью получения технологического газа (22), содержащего NOx, и поглощения NOx в соответствующем средстве (23) абсорбции с получением азотной кислоты (24) и хвостового газа (25), содержащего азот, аргон и остаточный NOx;absorption column (4) configured to produce process gas (22) containing NOx and absorb NOx in the respective absorption means (23) to produce nitric acid (24) and tail gas (25) containing nitrogen, argon and residual NOx ; блок (6) очистки для хвостового газа (25), пригодный для удаления NOx и получения очищенного хвостового газа (26);a tail gas purification unit (6) (25) suitable for removing NOx and obtaining purified tail gas (26); секцию (2) разделения, пригодную для разделения первого потока (40) продукта, содержащего аргон, и второго потока (37) продукта, содержащего азот, причем обеспечивается подача в секцию (2) разделения по меньшей мере части (26b) очищенного хвостового газа (26).separation section (2) suitable for separating the first stream (40) of the product containing argon, and the second stream (37) of the product containing nitrogen, and supply to the separation section (2) at least part (26b) of the purified tail gas ( 26). 15. Установка по п. 14, в которой секция (2) разделения включает теплообменник (8), пригодный для охлаждения по меньшей мере одной части (26b) очищенного хвостового газа, с получением охлажденного газа (28);15. Plant according to claim 14, in which the separation section (2) includes a heat exchanger (8) suitable for cooling at least one part (26b) of the purified tail gas, to obtain a cooled gas (28); расширительное устройство (9) для охлажденного газа (28), обеспечивающее получение частично сжиженного газа (29);an expansion device (9) for the cooled gas (28), providing a partially liquefied gas (29); сепаратор (10), в котором обеспечивается отделение сжиженной фракции (30) частично охлажденного газа (29) от фракции (31), не подвергшейся сжижению;a separator (10) in which the liquefied fraction (30) of the partially cooled gas (29) is separated from the fraction (31) that has not been liquefied; дистилляционное устройство (11), выполненное с возможностью приема сжиженной фракции (30) и разделения потока (40), содержащего аргон, и потока (37), содержащего азот.a distillation device (11) configured to receive a liquefied fraction (30) and separate an argon-containing stream (40) and a nitrogen-containing stream (37). 16. Установка по п. 14 или 15, содержащая реактор (3) для окисления потока аммиака (20) в присутствии воздуха или обогащенного воздуха (21) с получением технологического газа (22), содержащего NOx.16. Plant according to claim 14 or 15, comprising a reactor (3) for oxidizing the ammonia stream (20) in the presence of air or enriched air (21) to produce process gas (22) containing NOx.
RU2020102142A 2017-06-27 2018-06-18 Method for producing argon and nitrogen RU2764773C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17177996.0 2017-06-27
EP17177996 2017-06-27
PCT/EP2018/066093 WO2019002000A1 (en) 2017-06-27 2018-06-18 Process for argon and nitrogen production

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020102142A3 RU2020102142A3 (en) 2021-07-27
RU2020102142A RU2020102142A (en) 2021-07-27
RU2764773C2 true RU2764773C2 (en) 2022-01-21

Family

ID=59655826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020102142A RU2764773C2 (en) 2017-06-27 2018-06-18 Method for producing argon and nitrogen

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11104576B2 (en)
EP (1) EP3645457B1 (en)
CN (1) CN110785377B (en)
AU (1) AU2018293037B2 (en)
BR (1) BR112019026923A2 (en)
CA (1) CA3067442A1 (en)
RU (1) RU2764773C2 (en)
SA (1) SA519410762B1 (en)
WO (1) WO2019002000A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU267649A1 (en) * М. Б. Столпер , Б. И. Волынский METHOD FOR OBTAINING CLEAN ARGON
DE652958C (en) * 1934-11-25 1937-11-12 Bayerische Stickstoffwerke Akt Process for the production of high percentage nitric acid
US3762133A (en) * 1971-10-15 1973-10-02 Atomic Energy Commission Process for the separation of components from gas mixtures
US20080196584A1 (en) * 2007-02-16 2008-08-21 Bao Ha Process for feed gas cooling in reboiler during co2 separation
WO2010036748A1 (en) * 2008-09-26 2010-04-01 Praxair Technology, Inc. Multi-stage process for purifying carbon dioxide and producing sulfuric acid and nitric acid
RU2528786C1 (en) * 2013-03-20 2014-09-20 Открытое акционерное общество "Газпром" Methods for two-step fractionation separation of inert gases from tail gases and apparatus therefor
RU2580919C2 (en) * 2011-05-16 2016-04-10 Дзе Юниверсити Оф Сидней Complex method for obtaining ammonium nitrate

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4153429A (en) * 1975-05-21 1979-05-08 Union Carbide Corporation Selective adsorption of NOx from gas streams
JP3572548B2 (en) * 2002-05-24 2004-10-06 日本酸素株式会社 Gas purification method and apparatus
EP1720799A2 (en) 2004-02-23 2006-11-15 Uhde GmbH Method for producing nitric acid and plant suitable for carrying out said method
DE502008002100D1 (en) * 2007-07-09 2011-02-03 Basf Se PROCESS FOR PREPARING SALPETIC ACID WITH A CONCENTRATION BETWEEN 50 AND 77.8% BY WEIGHT
FR2946417A1 (en) * 2009-06-03 2010-12-10 Air Liquide METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING AT LEAST ONE ARGON-ENRICHED FLUID AND / OR AT LEAST ONE OXYGEN-ENRICHED FLUID FROM A RESIDUAL FLUID
CN101693522B (en) * 2009-09-30 2011-10-19 河南心连心化肥有限公司 Synthetic ammonia waste gas separation recovery system
DE102012010017A1 (en) 2012-05-22 2013-11-28 Thyssenkrupp Uhde Gmbh Process for reducing the nitrogen oxide exhaust gas concentration in a nitric acid plant during startup and / or start-up and nitric acid plants suitable for this purpose
US10464813B2 (en) * 2013-06-18 2019-11-05 Versum Materials Us, Llc Process for recovery and purification of nitrous oxide
EP3299336A1 (en) 2016-09-23 2018-03-28 Casale SA A process for nitric acid production

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU267649A1 (en) * М. Б. Столпер , Б. И. Волынский METHOD FOR OBTAINING CLEAN ARGON
DE652958C (en) * 1934-11-25 1937-11-12 Bayerische Stickstoffwerke Akt Process for the production of high percentage nitric acid
US3762133A (en) * 1971-10-15 1973-10-02 Atomic Energy Commission Process for the separation of components from gas mixtures
US20080196584A1 (en) * 2007-02-16 2008-08-21 Bao Ha Process for feed gas cooling in reboiler during co2 separation
WO2010036748A1 (en) * 2008-09-26 2010-04-01 Praxair Technology, Inc. Multi-stage process for purifying carbon dioxide and producing sulfuric acid and nitric acid
RU2580919C2 (en) * 2011-05-16 2016-04-10 Дзе Юниверсити Оф Сидней Complex method for obtaining ammonium nitrate
RU2528786C1 (en) * 2013-03-20 2014-09-20 Открытое акционерное общество "Газпром" Methods for two-step fractionation separation of inert gases from tail gases and apparatus therefor

Also Published As

Publication number Publication date
AU2018293037A1 (en) 2019-12-19
US20200165131A1 (en) 2020-05-28
AU2018293037B2 (en) 2023-09-28
EP3645457B1 (en) 2023-01-25
RU2020102142A3 (en) 2021-07-27
BR112019026923A2 (en) 2020-07-07
US11104576B2 (en) 2021-08-31
CA3067442A1 (en) 2019-01-03
WO2019002000A1 (en) 2019-01-03
CN110785377B (en) 2023-04-28
RU2020102142A (en) 2021-07-27
CN110785377A (en) 2020-02-11
EP3645457A1 (en) 2020-05-06
SA519410762B1 (en) 2023-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4701187A (en) Process for separating components of a gas stream
US20180238618A1 (en) Production of helium from a gas stream containing hydrogen
US4595405A (en) Process for the generation of gaseous and/or liquid nitrogen
US3762133A (en) Process for the separation of components from gas mixtures
US20100278711A1 (en) Removal of carbon dioxide from a feed gas
EP3592698A1 (en) A plant for the production of nitric acid, a related process and method of revamping
RU2768434C2 (en) Method and device for helium purification
KR20140064883A (en) Improved nitric acid production
US11760632B2 (en) Regeneration schemes for a two-stage adsorption process for Claus tail gas treatment
US7674321B2 (en) Method for removing acid gases from pressurized natural gas that is contaminated with acid gas compounds and recovering the removed acid gases at an increased pressure level
DK173075B1 (en) Process for reducing nitric oxide
EP3067315B1 (en) Light gas separation process and system
JPH06234511A (en) Method and apparatus for purification using compression heat
US4332598A (en) Process for treating industrial gas stream
KR101954809B1 (en) A method and an apparatus for recovering high purity Ne from gas mixture
RU2764773C2 (en) Method for producing argon and nitrogen
US4055625A (en) Method of treatment of a mixture of air and at least partially radioactive rare gases
WO2020211986A1 (en) Method and apparatus for treating a gas mixture
KR101954816B1 (en) A method and an apparatus for recovering high purity Ne from gas mixture
US20230019514A1 (en) Gas purification method and device
JPH09264666A (en) Nitrogen and oxygen manufacturing system
DK156472B (en) PROCEDURE FOR CONTINUOUS REMOVAL OF NITROGEN OXIDES FROM GAS MIXTURES AND PLANT FOR USE IN THE PROCEDURE
KR101954814B1 (en) A method and an apparatus for recovering high purity Ne from gas mixture
KR790001185B1 (en) Method of treatment of a mixture of air and at least partially radioactive rare gas
US9593020B2 (en) Methods for carbon dioxide purification